DE3813048C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ausstoßvorrichtung für Munitionskör
per entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei einer derartigen, durch die EP-A 02 42 290 bekannten Ausstoßvorrich
tung wird das Treibgas durch einen pyrotechnischen Generator erzeugt.
Alternativ ist hierbei auch vorgesehen, das Treibgas einer Hochdruckgas
flasche zu entnehmen. Je nach der vorhandenen Außentemperatur ist die
Temperatur des in den Arbeitszylinder eintretenden Treibgases sehr un
terschiedlich. Durch die lange Zuleitung von dem pyrotechnischen Gasge
nerator zum Arbeitszylinder kühlt sich das erzeugte Treibgas in Abhän
gigkeit von der Außentemperatur mehr oder weniger stark ab. Die Gastem
peratur in einer Hochdruckflasche ist sowieso vollständig von der Außen
temperatur abhängig.
Bei einer Ausstoßvorrichtung ist jedoch durch die Maße des Munitions
körpers die zum Ausstoßen erforderliche Energie vorgegeben, mit der eine
bestimmte Ausstoßgeschwindigkeit zu erzielen ist. Ein Gasgenerator oder
eine Hochdruckgasflasche der bekannten Art muß also so ausgelegt werden,
daß die erforderliche Energie noch bei der niedrigsten vorkommenden Au
ßentemperatur von z. B. -50 bis -60°C zum Ausstoßen des Munitionskörpers
ausreicht. Erfolgt jedoch der Ausstoß eines Munitionskörpers mit diesem
Energieinhalt für niedrige Temperaturen bei hohen Einsatztemperaturen
von z. B. +40 bis +70°C, wird die vorhandene Energie nicht ausgenutzt
und der Druck auf die Ejektorkolben ist unverhältnismäßig groß, wodurch
die auf die Flugzeugstruktur einwirkenden Reaktionskräfte schädliche
Wirkungen ausüben können.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß das
verbrauchte Treibgas verloren ist und für jeden weiteren Ausstoß eines
Munitionskörpers neuerlich bereitgestellt werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Ausstoßvorrichtung
der eingangs genannten Art das Treibgas unabhängig von der herrschenden
Außentemperatur bereitzustellen und es mehrfach wieder verwenden zu kön
nen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind durch die Unteransprüche wiedergegeben.
Der eine wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das er
wärmte Treibgas unabhängig von der Außentemperatur stets den gleichen
Energieinhalt zum Ausstoßen des Munitionskörpers aufweist. Die dabei
verwendete Hochdruckgasflasche braucht somit nicht überdimensioniert zu
werden, wodurch Gewicht eingespart werden kann, und die Reaktionskräfte
auf die Flugzeugstruktur sind beim Ausstoßen des Munitionskörpers stets
gleichbleibend. Der zweite große Vorteil der Erfindung ist dadurch ge
geben, daß durch die Hochdruckpumpe das aus den Ejektorzylindern in den
Öl-Reservebehälter zurückgeflossene Hydrauliköl den Doppelkolben wieder
zurückschieben und damit das Treibgas komprimieren und wieder unter
Druck in den Hochdruckbehälter zurückdrücken kann. Mit Hilfe der hydrau
lischen Ventilanordnung und des elektrischen Steuergerätes ist ein auto
matischer Ablauf der drei Betriebsarten der Ausstoßvorrichtung - Aus
schieben der Ejektorkolben, Zurückschieben der Ejektorkolben, Reaktivie
ren der Ausstoßvorrichtung einschließlich des Treibgases - möglich.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 eine Ausstoßvorrichtung für Munitionskörper zum Beginn des Aus
schiebens von Ejektorkolben und
Fig. 2 die Ausstoßvorrichtung nach Fig. 1 beim Zurückschieben der Ejek
torkolben.
In einer Ausstoßvorrichtung 1 für von Flugzeugen getragene Munitionskör
per wird in einer doppelt wirkenden Kolbenzylindereinheit 2 mit im
Durchmesser unterschiedlichen Zylinderräumen 3 und 4 gleichen Volumens
ein Stufenkolben 6 mit den Kolbenteilen 7 und 8 durch ein Treibgas 9 be
aufschlagt. Das Treibgas 9 befindet sich in einer Hochdruckgasflasche
10, die mit einer Heizung 11 und einer Isolierung 12 umgeben ist. Durch
den Druck des Treibgases 9 auf den Stufenkolben 6 in Richtung des Pfei
les 13 wird Hydrauliköl 14 mit dem Kolbenteil 7 aus dem Zylinderraum 3
in eine Leitung 16 und mit dem Kolbenteil 8 aus dem Zylinderraum 4 in
eine Leitung 17 gedrückt. Zwischen der Gasflasche 10 und dem Zylinder
raum 3 ist eine Leitung 18 für das Treibgas 9, welche mit einer Isolie
rung 19 versehen ist. In die Leitung 18 ist zur Vermeidung von Überdruck
im Treibgas eine Berstmembrane 20 eingesetzt. Am Zylinderraum 3 ist ein,
den Hub des Stufenkolbens 6 begrenzender Sensor 21 vorhanden. Ein Öl-Re
servebehälter 22 hat eine Zuflußleitung 23 und eine Abflußleitung 24,
die zu einer mit einem Elektromotor 25 gekoppelten Hochdruckpumpe 26
führt. Die Hochdruckpumpe 26 ist über eine Leitung 27 und über Rück
schlagventile 28 mit den Zylinderräumen 3 und 4 verbunden. Ein elektri
sches Steuergerät 30 versorgt die Heizung 11, den Elektromotor 25 und
den Sensor 21 über elektrische Leitungen 31, 5 und 15 mit Strom und
steuert diese Bauteile entsprechend der jeweiligen Betriebsart der Aus
stoßvorrichtung 1.
In eine hydraulische Ventilanordnung 32 führen die von den Zylinderräu
men 3 und 4 wegführenden Leitungen 16 und 17. Letztere münden in zwei
hydraulisch gesteuerte Einbauventile in Sitzbauweise 33 und 34, in die
außerdem noch die gestrichelt dargestellte zweigeteilte Steuerleitung 35
einmündet. Vom Einbauventil 33 führen Leitungen 36 und 37 sowie vom Ein
bauventil 34 Leitungen 38 und 39 ab. Je nachdem welche der einmündenden
Leitungen 16, 17 und 35 unter Druck stehen, werden in den Einbauventilen
vorhandene Ventilkolben 40 und 41 verschoben. Die Leitungen 37 und 39
führen in einen an und für sich bekannten Drei-Wege-Mengenteiler 43, von
dem zwei Meßdrosseln 44 und 45 abgehen. Das aus den Meßdrosseln abgehen
de Öl fließt durch eine Leitung 46 in ein weiteres hydraulisch gesteuer
tes Einbauventil in Sitzbauweise 47 mit Ventilkolben 48. Die Ölströme
werden weiterhin durch zwei mit drei Anschlüssen und zwei Schaltstellun
gen versehenen 3/2-Wege-Ventile 50 und 51, die mit Hilfe von Solenoiden
52 und 53 betätigt werden, entsprechend den jeweiligen Erfordernissen
auf die Leitungen aufgeteilt. Die Solenoide 52 und 53 werden über elek
trische Leitungen 54 und 55 vom elektrischen Steuergerät 30 nach Bedarf
geschaltet. Die Beschreibung der mit den Ventilen 50 und 51 verbundenen
Leitungen sowie von noch vorhandenen Rückschlagventilen wird bei der Be
schreibung der einzelnen Betriebsarten der Ausstoßvorrichtung 1 vorge
nommen.
Zum Ausstoß eines nicht dargestellten Munitionskörpers dienen Ejektoren
60 und 61, in deren Zylindern 62 und 63 als Stufenkolben ausgebildete
Ejektorkolben 64 und 65 arbeiten. Letztere bestehen aus je einem kürze
ren, in die Zylinder 62 und 63 eingepaßten Kolben 64 a bzw. 65 a und aus
je einem längeren Ausstoßstempel für den Munitionskörper 64 b bzw. 65 b
mit kleinerem Durchmesser. In die oberen Druckräume 66 a und 67 a der Zy
linder 62 und 63 münden die von den Einbauventilen 34 und 33 kommenden
Ölleitungen 38 und 36. In die sich durch die stufenförmig ausgebildeten
Ejektorkolben 64 und 65 ergebenden ringförmigen Druckräume 66 b und 67 b
der Zylinder 62 und 63 münden unten die Zweige einer aus dem Einbauven
til 47 abgehenden zweigeteilten Leitung 49.
In der Fig. 1 ist der Beginn der Betriebsart "Ausstoßen des Munitions
körpers" dargestellt. Dabei strömt Treibgas 9 aus der Hochdruckgasfla
sche 10 in die Kolbenzylindereinheit 2, wobei der Stufenkolben 6 in
Richtung des Pfeiles 13 verschoben wird. Das Hydrauliköl 14 fließt da
durch aus den Zylinderräumen 3 und 4 durch die Leitungen 16 und 17,
drückt in den Einbauventilen 33 und 34 die Ventilkolben 40 und 41 in die
dargestellten Positionen, fließt durch die Leitungen 36 und 38 in die
oberen Druckräume 67 a und 66 a der Ejektoren 61 und 60 und drückt in
Richtung von Pfeilen 68 auf die Ejektorkolben 65 und 64. Die 3/2-We
ge-Ventile 50 und 51 werden durch das elektrische Steuergerät 30 und mit
Hilfe der Solenoide 52 und 53 in die dargestellte Stellung geschoben,
wobei sie untereinander durch eine Leitung 56 und über die Leitungen 35,
57 und 49 mit den Einbauventilen 33, 34 und 47 sowie mit den ringförmi
gen Druckräumen 66 b und 67 b der Ejektorzylinder 62 und 63 verbunden sind.
Das Einbauventil 47 ist über die Leitung 23 mit dem Reservebehälter 22
verbunden. Somit sind die Druckräume 66 b und 67 b zusätzlich über das
Ventil 50 mit dem Reservebehälter 22 verbunden, falls das Einbauventil
47 eine Fehlfunktion aufweist. Das zwischen den Rückschlagventilen 70
und 71 angeordnete entsperrbare Rückschlagventil 72 ist gesperrt. Da
durch ist ein Abfluß des Drucköls aus den oberen Druckräumen 66 a und 67 a
in den Reservebehälter 22 vermieden. Durch die Rückschlagventile 70 und
71 wird ein Ölfluß zwischen den Druckräumen 66 a und 67 a über die Leitung
58 verhindert, es ist aber eine hydraulische Zwangskopplung der beiden
Druckräume 66 a und 67 a über die Kolbenzylindereinheit 2 gewährleistet,
wodurch eventuelle äußere Laststörungen, z. B. aerodynamischer Art oder
durch Reibung, ausgeglichen werden. Zwei weitere, von den Hauptdrucklei
tungen 16 und 17 abgehende Öldruckleitungen 73 und 74, in denen je ein
Rückschlagventil 75 und 76 angeordnet sind, sind mit den 3/2-Wege-Venti
len 50 und 51 verbunden, bei der Betriebsart "Ausstoßen" sind sie jedoch
nicht auf Durchgang geschaltet.
Der Drei-Wege-Mengenteiler 43 ist nur bei der Betriebsart "Ausstoßen" in
Funktion; diesem und den Meßdrosseln 44 und 45 werden über die Einbau
ventile 33 und 34 geringe Teilströme aus den Druckölströmen über die
Leitungen 37 und 39 zugeführt. Durch die Konstruktion des Drei-Wege-Men
genteilers 43 mit einem Druckwaage-Regelkolben und zwei variablen Dros
seln können in Verbindung mit den Meßdrosseln 44 und 45 die den Ejekto
ren 60 und 61 zufließenden Ölströme in der Menge variiert werden, wo
durch dem ausstoßenden Munitionskörper eine Nickgeschwindigkeit aufge
zwungen wird. Dieses kann durch Voreinstellung manuell oder auch elek
trisch gesteuert im Fluge erfolgen. Dazu müßten, in nicht dargestellter
Weise, die Meßdrosseln 44 und 45 mit dem elektrischen Steuergerät 30
verbunden werden. Bei Lastdruckschwankungen an den beiden Ejektoren 60
und 61 bleibt durch den eingebauten Druckwaage-Regelkolben die vorge
wählte Nickgeschwindigkeit weitgehend lastunabhängig. Das abfließende Öl
aus dem Drei-Wege-Mengenteiler 43 fließt drucklos durch die Leitung 46,
das Einbauventil 47 und die Leitung 23 in den Reservebehälter 22 ab.
Die Betriebsart "Zurückschieben der Ejektorkolben 64 und 65" ist in
Fig. 2 dargestellt. Nach dem Abstoßen des Munitionskörpers kommt der Stufen
kolben 6 vor seiner Endstellung zum Stillstand. Die beim Resthub noch
verfügbare Energie aus dem Drucköl 14 dient zum Zurückschieben der Ejek
torkolben 64 und 65 in Richtung von Pfeilen 69. Die beiden 3/2-Wege-Ven
tile 50 und 51 sind stromlos geschaltet und durch ihre Rückstellfedern
in ihre in der Fig. 2 dargestellte zweite Schaltstellung verschoben. Da
durch werden die Ölströme aus den Leitungen 16 und 17 über die Leitungen
73 und 74 und die Rückschlagventile 75 und 76 durch das 3/2-Wege-Ventil
51 in die gestrichelte Steuerleitung 35 geleitet. Dieses bewirkt in den
Einbauventilen 33, 34 und 47 das Verschieben ihrer Ventilkolben 40, 41
und 48, wodurch der Druckölzufluß in den Leitungen 36 und 38 zu den obe
ren Druckräumen 67 a und 66 a unterbunden wird und das Drucköl durch das
3/2-Wege-Ventil 50 und die Leitung 57 in die ringförmigen Druckräume 66 b
und 67 b eintritt. Dadurch werden die Ejektorkolben 64 und 65 in Richtung
der Pfeile 69 zurückgeschoben. Gleichzeitig wird das entsperrbare Rück
schlagventil 72 über das 3/2-Wege-Ventil 50 druckbeaufschlagt, damit
entsperrt und auf Durchgang geschaltet. Das aus den oberen Druckräumen
66 a und 67 a der Ejektoren 60 und 61 herausgedrückte Öl kann somit durch
die Leitungen 36 und 38, die Leitungen 58, die Rückschlagventile 70, 71
und 72 sowie die Leitungen 56 a, 56 und 23 in den Öl-Reservebehälter 22
fließen und diesen wieder auffüllen.
Bei der Betriebsart "Reaktivieren der Ausstoßvorrichtung" wird durch die
mit dem Elektromotor 25 angetriebene Hochdruckölpumpe 26 das Öl aus dem
Öl-Reservebehälter 22 über die Leitung 27 und die Rückschlagventile 28
in die Zylinderräume 3 und 4 gepumpt. Dadurch werden die Kolbenteile 7
und 8 des Stufenkolbens 6 in die Zylinderräume 3 und 4 zurückgeschoben,
das Treibgas 9 hoch verdichtet und wieder in die Hochdruckgasflasche 10
zurückgedrückt. Der Sensor 21 begrenzt dabei die Bewegung des Stufenkol
bens 6. Nachdem somit das Treibgas 9 in der Hochdruckgasflasche 10 auf
seinen Ausgangszustand, sowohl nach Druck als auch nach Volumen, reakti
viert ist, ist die Ausstoßvorrichtung 1 wieder betriebsbereit.
Claims (12)
1. Ausstoßvorrichtung für von Flugzeugen getragene Munitionskörper
mit einer doppelt wirkenden Kolbenzylindereinheit, deren Kolben auf ei
ner Seite mit einer Hochdruckgasflasche verbunden ist und auf der ande
ren Seite, als Stufenkolben ausgebildet, zwei mit Hydrauliköl gefüllte
Zylinderräume gleichen Volumens begrenzt und mit zwei, nach dem Ausstoß
des Munitionskörpers selbsttätig zurückziehbare Ejektorkolben, die je
weils einen mit einem der Zylinderräume der Kolbenzylindereinheit hy
draulisch verbundenen Druckraum eines Zylinders abschließen, dadurch
gekennzeichnet, daß das Treibgas der Hochdruckgasflasche (10) auf eine
gleichmäßige Betriebstemperatur aufwärmbar ist und daß die Zylinderräume (3, 4)
der doppelt wirkenden Kolbenzylindereinheit (2) mit Hydrauliköl (14) aus
einem Ölreservebehälter (22) mittels einer Hochdruckpumpe (26) über
Rückschlagventile (28) beaufschlagbar sind.
2. Ausstoßvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Betriebstemperatur etwa der höchsten im Betrieb auf
tretenden Außentemperatur entspricht.
3. Ausstoßvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Hochdruckgasflasche (10) mit einer Heizung (11) und
einer Isolierung (12) versehen ist.
4. Ausstoßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ejektorkolben (64, 65) doppeltwirkend ausgebildet sind und je
einen Druckraum (66 a, 67 a) zum Ausschieben und je einen Druckraum (66 b,
67 b) zum Einziehen des Elektrokolbens (64, 65) begrenzen.
5. Ausstoßvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckräume (66 b, 67 b) zum Einziehen des Ejektorkolbens (64, 65)
mit den Zylinderräumen (3, 4) der doppelt wirkenden Kolbenzylinderein
heit (2) und dem Ölreservebehälter (22) verbindbar sind.
6. Ausstoßvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Leitungen (16, 17) von den Zylinderräumen (3, 4) der doppelt
wirkenden Kolbenzylindereinheit (2) zu den Druckräumen (66 a, 67 a, 66 b,
67 b) des Ejektorkolbens (64, 65) mit einer hydraulischen Ventilanordnung
(32) verbunden sind.
7. Ausstoßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hochdruckpumpe (26) von einem Elektromotor (25) antreibbar ist.
8. Ausstoßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenkolben (6) auf seinen Arbeitsweg
während des größeren Teils seines Hubes mit den Druckräumen (66 a, 67 a)
für das Ausschieben der Ejektorkolben (64, 65) und während des restli
chen Hubes mit den Druckräumen (66 b, 67 b) für das Zurückschieben der
Ejektorkolben (64, 65) verbunden ist.
9. Ausstoßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckräume (66 a, 67 a) beim Einziehen der Ejektorkolben (64, 65)
über die hydraulische Ventilanordnung (32) mit den Öl-Reservebehälter
(22) verbunden sind.
10. Ausstoßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstellung des Stufenkolbens (6)
durch einen Sensor (21) begrenzt ist.
11. Ausstoßvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die hydraulische Ventilanordnung (32) aus drei hydraulisch gesteuer
ten Einbauventilen in Sitzbauweise (33, 34, 47), einem Drei-Wege-Mengen
teiler (43), zwei Meßdrosseln (44, 45), zwei 3/2-Wege-Ventilen (50, 51)
mit Solenoiden (52, 53), einem entsperrbaren Rückschlagventil (72), vier
einfachen Rückschlagventilen (70, 71, 75, 76) und den die einzelnen Ven
tile verbindenden Hydraulikleitungen besteht.
12. Ausstoßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen der Ejektorkolben (64,
65) und des Stufenkolbens (6) (Ausschieben und Zurückschieben der Ejek
torkolben, Reaktivieren der Ausstoßvorrichtung) durch Betätigen der zwei
3/2-Wege-Ventile (50, 51), des Elektromotors (25) und des Sensors (21)
sowie die Temperaturregelung der Heizung (11) der Hochdruckgasflasche
(10) mit Hilfe eines elektrischen Steuergerätes (30) automatisch gesteu
ert sind.
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